残余应力对薄板激光搭接接头力学性能的影响

针对不锈钢薄板熔透和非熔透型激光搭接焊,以80和10 mm作为考虑和不考虑残余应力影响的试样宽度,对两种宽度试样进行一系列的拉伸和疲劳试验,获得了焊接残余应力对薄板搭接接头力学性能的影响规律,进行了有关机理分析. 结果表明,搭接焊缝正、背面存有较大的纵向残余拉应力和较小的横向残余压应力;残余应力的存在会降低搭接焊接头的拉剪强度和疲劳强度. 改变激光入射角和搭接间隙,残余应力对拉剪强度的降低程度随之改变:增大入射角至20°,熔透型接头降低程度达到0°时的7倍,而非熔透型为10倍;搭接间隙在一定范围内增大时,残余应力对拉剪强度的降低程度也随之加剧.     

深孔法测试Q345焊接试板热处理前后三维残余应力的可行性

针对热处理前后的Q345焊接试板,采用深孔法测试焊缝位置厚度方向的应力分布特征,采用压痕应变法测量焊缝表面残余应力。测试结果表明,焊后原始状态的焊缝应力在厚度方向上呈M形状分布,应力峰值接近焊缝金属屈服强度的90%;消除应力热处理后的焊缝应力水平较低,基本维持在50～70 MPa。通过对比分析热处理前后的焊缝内部残余应力特征,说明采用深孔法可以很好地表征热处理前后的焊缝三维残余应力。 创新点： 采用深孔法测试热处理前后焊缝的三维残余应力,验证了该方法在大厚度焊缝内部残余应力分析的可行性。     

不锈钢薄板激光搭接焊接头的力学性能

通过激光搭接焊试验,研究了不同接头试样的拉伸剪切性能和疲劳性能,结合焊缝横截面及断口形貌,对试验结果进行了分析。结果表明,对于宽度为80mm的非熔透型接头,残余应力导致接头拉剪强度减小4.1%,疲劳极限值减小26.4%;0.2mm搭接间隙使得接头的拉剪强度减小8.8%,疲劳极限值减小6.25%;20°激光斜入射使得接头的拉剪强度增大3.8%,疲劳极限值增大18.7%。对于相同板厚组合,母材的冷轧状态对接头的力学性能会有一定的影响。     

70mm厚锻造及轧制镍基合金690板材热塑性和热裂纹敏感性

利用光学显微镜、扫描电镜及Gleeble 1500热模拟机,分析70mm厚锻造及轧制镍基合金690板材的热塑性及热裂纹敏感性。试验结果显示：锻造和轧制板材均有优异的热塑性,同种材料表层试样的热塑性高于中心位置试样的热塑性。模拟加热过程发现,较低温度条件下轧制板材的热塑性高于锻造板材的热塑性,随着温度的升高锻造板材的热塑性高于轧制板材的热塑性。模拟冷却过程发现,锻造板材比轧制板材具有更好的热塑性。热模拟试样的断面较为光滑,部分位置出现熔融现象。横向可调拘束裂纹敏感性试验结果显示,锻造及轧制镍基合金690板材具有较高的热裂纹敏感性。热裂纹的数量及长度随着施加应变的增加而增加。     

不锈钢薄板激光搭接焊残余应力测量方法对比研究

为了研究不锈钢车体非熔透激光搭接焊中的残余应力,采用2 mm+2 mm厚SUS 301L不锈钢板冷轧板进行了CO_2激光搭接焊试验,选择压痕应变法、全释放应变法和X射线衍射法测量接头中的残余应力。结果表明,压痕应变法测量的纵向峰值应力为237 MPa,横向为124 MPa,测量结果为1 mm2区域近表面的平均残余应力;全释放应变法测量得到的纵向、横向应力峰值分别为155 MPa和55 MPa,测量结果为5 mm×5 mm整个解剖试样的平均残余应力;X射线衍射法测量的纵向、横向应力峰值分别为344 MPa和163 MPa,测量结果为1~2 mm区域表层中的平均残余应力,且误差范围较大。     

运行条件对不锈钢点焊疲劳性能影响及开裂分析

以不锈钢车体底架电阻点焊接头为对象,研究了温度（-40℃、室温和70 ℃）、应力比（0.1、0.5）以及3.5%NaCl腐蚀介质对接头疲劳寿命的影响;借助电子背散射衍射（EBSD）技术、扫描电镜（SEM）、仪表球压痕系统(IBIS)和拉伸剪切试验,对晶粒取向、残余应力分布、疲劳断口形貌和力学性能进行分析。结果表明：低温条件下材料强度的提高可获得更好的疲劳性能,70 ℃条件下塑性性能的改善可使高周疲劳性能更优;应力比为0.1时的疲劳性能优于应力比为0.5时的疲劳性能;腐蚀介质和拉应力促使应力腐蚀开裂和裂纹尖端的阳极区快速溶解,加速裂纹的萌生和扩展,显著缩短了点焊接头的疲劳寿命;疲劳裂纹在界面应力集中尖角处形核,沿熔核软化区长大,逐渐向表面扩张,直至断裂失效。     

压痕应变法应力计算常数的数值模拟

压痕应变法是不依赖于材料的物性参数而最接近无损的一种应力测试方法，目前其应用的最大问题是应力计算常数的获得. 文中通过对动态压入材料的特性分析，以无应力下的应变增量试验数据为依据，基于传统拉伸曲线，针对不同材料动态确定合理的压入载荷，建立了适用于大多数金属材料的标定模型.结果表明，该模型所获得的标定曲线稳定可靠，规律性和准确度均优于传统的试验标定结果，基本可以代替传统的标定试验.     

压痕应变法应力计算函数和低合金钢力学性能的关系

压痕应变法是一种新型无损的应力检测方法,具有快捷方便、测试准确等优点,影响该方法测量精度的主要因素之一就是应力计算函数（压痕应变增量（Δε）与弹性应变（ε）之间的关系）的确定.文中在已有工作基础上,基于有限元数值模拟计算,结合试验标定结果,探讨了12种不同力学性能的低合金钢类材料应力计算函数的存在规律.结果表明,在获得材料拉伸力学性能的情况下,根据材料在零应力情况下的应变增量,可以获得该材料的应力计算函数,从而避免了应力计算函数确定时进行的复杂试验标定或模拟计算问题.     

SUS301L不锈钢激光搭接焊工艺参数对焊缝形貌的影响

采用光纤激光器在3 mm厚不锈钢薄板上进行非熔透型激光焊试验研究。获得了不锈钢光纤激光深熔焊功率密度阈值所在区间,通过测量表征焊缝横截面尺寸的三参数:表面缝宽、中间熔宽和熔深,分析了激光功率P和焊接速度v在不同改变模式下对焊缝横截面尺寸的影响规律。结果表明,焊接速度为5 cm/s时,功率密度阈值位于3.19~3.61 k W/mm~2区间。相同程度地增大P/v,通过增大功率或降低焊速模式,表面缝宽和熔深均会随之变大,但增加功率更为有效,而对中间熔宽的影响略有不同。当保持P/v不变时,同比例增加功率和焊度,表面缝宽基本不变,中间熔宽增大,而熔深先增加后趋于稳定。采用降低焊速方式可更有效地提高搭接接头拉剪强度。